(57)【要約】【課題】  軸がハウジングから引きあげられたとき、軸受面中の潤滑油がなくなることを防止する。【解決手段】  軸３１と、軸３１の周回り方向の支持を行うラジアル軸受３３と、軸３１のスラスト方向の一端を支持するスラスト軸受３４と、ラジアル軸受３３とスラスト軸受３４とが内部に配設され、軸３１が挿通される軸挿通孔を除いて密閉された構造とされるハウジング３７と、ハウジング３７内に充填される粘性流体３８とを有するとともに、ハウジング３７の内部であって、ラジアル軸受３３のスラスト軸受３４が設けられた一端側と対向する他端側に空間４０が形成される。【選択図】  図５
2005147266.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸と、
上記軸の周回り方向の支持を行うラジアル軸受と、
上記軸のスラスト方向の一端を支持するスラスト軸受と、
上記ラジアル軸受と上記スラスト軸受とが内部に配設され、上記軸が挿通される軸挿通孔を除いて密閉された構造とされるハウジングと、
上記ハウジング内に充填される粘性流体とを有するとともに、上記ハウジングの内部であって、上記ラジアル軸受の上記スラスト軸受が設けられた一端側と対向する他端側に空間が形成される軸受ユニット。
【請求項２】
上記ハウジングの内部に形成され、上記ラジアル軸受の上記他端側に設けられる空間形成部材を有し、
上記空間は、上記ラジアル軸受の上記他端側と上記空間形成部材との間に形成されることを特徴とする請求項１記載の軸受ユニット。
【請求項３】
上記空間の容積は、上記軸がスラスト方向へ移動可能な距離だけ移動したときに、上記軸が上記粘性流体から引きあげられる体積よりも大きいことを特徴とする請求項１記載の軸受ユニット。
【請求項４】
上記ハウジングは、合成樹脂の成型体によって一体に形成されていることを特徴とする請求項１記載の軸受ユニット。
【請求項５】
上記スラスト軸受は、上記軸の一端部に設けた上記軸より大径に形成された突出片を支持する軸受であることを特徴とする請求項１記載の軸受ユニット。
【請求項６】
ステータに対してロータを回転可能に支持する軸受ユニットを有するモータにおいて、
上記軸受ユニットは、軸と、上記軸の周回り方向の支持を行うラジアル軸受と、上記軸のスラスト方向の一端を支持するスラスト軸受と、上記ラジアル軸受と上記スラスト軸受とが内部に配設され、上記軸が挿通される軸挿通孔を除いて密閉された構造とされるハウジングと、上記ハウジング内に充填される粘性流体とを有するとともに、上記ハウジングの内部であって、上記ラジアル軸受の上記スラスト軸受が設けられた一端側と対向する他端側に空間が形成されることを特徴とするモータ。
【請求項７】
ステータに対してロータを回転可能に支持する軸受ユニットを有するモータを備える電子機器であり、
上記軸受ユニットは、軸と、上記軸の周回り方向の支持を行うラジアル軸受と、上記軸のスラスト方向の一端を支持するスラスト軸受と、上記ラジアル軸受と上記スラスト軸受とが内部に配設され、上記軸が挿通される軸挿通孔を除いて密閉された構造とされるハウジングと、上記ハウジング内に充填される粘性流体とを有するとともに、上記ハウジングの内部であって、上記ラジアル軸受の上記スラスト軸受が設けられた一端側と対向する他端側に空間が形成されることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転軸を回転可能に支持し、あるいは軸に対し回転体を回転可能に支持する軸受ユニット、軸受ユニットを有するモータ及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、回転軸を回転可能に支持する軸受ユニットとして、図２４に示すように構成されたものが知られている。
【０００３】
図２４に示す軸受ユニット１００は、回転軸１０１を回転可能に支持するものであり、回転軸１０１の周回り方向の支持を行うラジアル軸受１０４と、このラジアル軸受１０４を収納したハウジング１０５とを備える。
【０００４】
この軸受ユニット１００において、ラジアル軸受１０４は、ハウジング１０５に充填される粘性流体である潤滑油と共に動圧流体軸受を構成するものであって、回転軸１０１が挿通される内周面には、動圧を発生させるための動圧発生溝１１１が形成されている。
【０００５】
回転軸１０１を支持したラジアル軸受１０４を収納したハウジング１０５は、図２４に示すように、円筒状に形成されたラジアル軸受１０４を収容して囲むような形状を有し、合成樹脂を一体成形して形成された一つの部材である。
【０００６】
ハウジング１０５は、筒状をなすハウジング本体１０６と、ハウジング本体１０６の一端側を閉塞するようにハウジング本体１０６と一体に形成された一端部側部分を構成する底部閉塞部１０７と、ハウジング本体１０６の他端部側を構成するハウジング本体１０６と一体に形成された上部閉塞部１０８とからなる。このように構成されたハウジング１０５は、筒状をなすラジアル軸受１０４を取り囲むようにして合成樹脂材料をアウトサート成型することにより、ラジアル軸受１０４がハウジング本体１０６の内周側に配されて一体に形成される。
【０００７】
上部閉塞部１０８の中央部には、ハウジング１０５に収納されたラジアル軸受１０４に回転自在に支持された回転軸１０１が挿通される軸挿通孔１０９が設けられている。底部閉塞部１０７の内面側の中央部には、ラジアル軸受１０４に支持された回転軸１０１のスラスト方向の一端部に設けた軸受支持部１０２を回転可能に支持するスラスト軸受１１０が一体に形成されている。
【０００８】
スラスト軸受１１０は、円弧状若しくは先端先細り状に形成された回転軸１０１の軸受支持部１０２を点で支持するピボット軸受として形成されている。
【０００９】
軸受支持部１０２と軸部本体１０３との間には、ワッシャ等の抜け止め部材１１５が設けられている。抜け止め部材１１５は、回転軸１０１がハウジング１０５から抜け出てしまうことを防止する。
【００１０】
ところで、軸挿通孔１０９は、この軸挿通孔１０９に挿通された回転軸１０１が軸挿通孔１０９の内周面に摺接することなく回転するように、軸部本体１０３の外形よりやや大きな内径をもって形成されている。このとき、軸挿通孔１０９は、その周面と軸部本体の外周面との間にハウジング内に充填された潤滑油１１３がハウジング１０５内から漏れを防止するに足る間隔ｘ５の空隙１１２を有するように形成される。
【００１１】
回転軸１０１の軸挿通孔１０９の内周面と対向する外周面には、テーパ部１１４が設けられている。このテーパ部１１４は、回転軸１０１の外周面と軸挿通孔１０９の内周面との間に形成される空隙１１２をハウジング１０５の外方に向かって拡大させるように傾斜されている。このテーパ部１１４は、回転軸１０１の外周面と軸挿通孔１０９の内周面との間に形成される空隙１１２に圧力勾配を形成し、ハウジング１０５内に充填された潤滑油１１３をハウジング１０５の内部に引き込む力が発生する。回転軸１０１の回転時に、潤滑油１１３がハウジング１０５の内部に引き込まれるようになるので、動圧流体軸受により構成されたラジアル軸受１０４の動圧発生溝１１１に潤滑油１１３が確実に浸入して動圧を発生させ、回転軸１０１の安定した支持が実現され、しかもハウジング１０５に充填された潤滑油１１３の漏洩を防止できる。
【００１２】
図２４に示すように構成された軸受ユニット１００は、回転軸１０１の露出が軸挿通孔１０９側の一端のみで、軸挿通孔１０９の僅かな間隙以外は、ハウジング部材によりシームレスに覆われている。よって、この軸受ユニット１００は、潤滑油１１３のハウジング１０５外部への漏出を防止できるものである。また、外部との連通部分も軸挿通孔１０９の間隙のみであるので、衝撃による潤滑油の飛散を防止できる。更に、軸受ユニット１００は、抜け止め部材１１５により回転軸１０１がハウジング１０５から脱落することを防止できる。
【００１３】
しかしながら、上述した軸受ユニット１００は、回転軸１０１がラジアル軸受１０４と抜け止め部材１１５の隙間ｘ３、抜け止め部材１１５と回転軸１０１との隙間ｘ４の空間分上下に移動可能な構造となっている。この隙間ｘ３，ｘ４は、回転軸１０１が回転するとき、ハウジング１０５側に支持されている抜け止め部材１１５と接触することで、回転軸１０１の回転性能に悪影響を及ぼさないように決定されている。
【００１４】
このように、回転軸が隙間ｘ３，ｘ４の空間分だけ上昇すると潤滑油１１３の液面は、回転軸が潤滑油の液面から移動した体積分だけ下がる。このとき、空気が軸挿通孔１０９から軸受ユニットの内部に入り込み、ラジアル軸受１０４と回転軸１０１の軸部本体１０３との隙間の潤滑油１１３がない状態となり、軸受ユニットの回転性能に支障を来したり、入り込んだ空気が温度や気圧の影響により膨張し潤滑油がユニットの外部に漏れてしまうことがある。
【００１５】
このことを防止するために、ラジアル軸受１０４の上端面からハウジング１０５の上端面の寸法ｘ６を長くして、潤滑油の量を充分に確保することが考えられるが、軸受ユニットの高さ寸法が大きくなってしまう。また、軸挿通孔１０９と回転軸１０１の外形の間隔ｘ５を広くして、潤滑油の量を充分に確保するという方法も考えられるが、間隔ｘ５を広くすることにより、ユニットを横向き姿勢で使用するときや振動衝撃により潤滑油が漏洩してしまうおそれがある。
【００１６】
【特許文献１】特開２００３−１３００４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明の目的は、軸がハウジングから引き上げられたとき、ハウジング内部に充填されている潤滑油の液面が低下し、ラジアル軸受と軸との間の潤滑油中に空気が混入したり、ラジアル軸受と軸との間の潤滑油がなくなることを防止し、良好な潤滑を得ることができる軸受ユニット、軸受ユニットを有するモータ及び電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
この目的を達成するために、本発明に係る軸受ユニットは、軸と、軸の周回り方向の支持を行うラジアル軸受と、軸のスラスト方向の一端を支持するスラスト軸受と、ラジアル軸受とスラスト軸受とが内部に配設され、軸が挿通される軸挿通孔を除いて密閉された構造とされるハウジングと、ハウジング内に充填される粘性流体とを有するとともに、ハウジングの内部であって、ラジアル軸受のスラスト軸受が設けられた一端側と対向する他端側に空間が形成される。
【００１９】
以上のように、本発明に係る軸受ユニットでは、ハウジングの内部であって、ラジアル軸受のスラスト軸受が設けられた一端側と対向する他端側、即ち、ラジアル軸受の軸挿通孔側に空間が形成され、この空間に粘性流体が充填されている。したがって、軸がハウジングから引き上げられたとき、潤滑油の液面は低下するが、空間部分に充填された潤滑油の存在により、ラジアル軸受と軸との間の軸受面の潤滑油がなくなってしまうことはない。よって、軸が引きあげられたとき、潤滑油内部に空気が混入することもなく、その空気により潤滑油が押し出されて漏洩することはない。
【００２０】
上述したような目的を達成するために提案される本発明に係るモータは、ステータに対してロータを回転可能に支持する軸受ユニットを有するモータであり、このモータに用いる軸受ユニットとして、上述したようなものを用いたものである。
【００２１】
更に、上述したような目的を達成するために提案される本発明に係る電子機器は、ステータに対してロータを回転可能に支持する軸受ユニットを有するモータを備えるものであり、この軸受ユニットとして、上述したようなものを用いたものである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、ハウジングの内部のラジアル軸受の軸挿通孔側に潤滑油を充填し、貯留するための空間を形成したので、軸がハウジングから引き上げられたとき、潤滑油の液面の低下をその空間部が形成された領域内に抑制することができ、潤滑油の液面がラジアル軸受の軸受面まで低下することを防止できる。よって、ラジアル軸受と軸との間に充填された潤滑油に空気が混入することを防止でき、ラジアル軸受と軸との間の潤滑油を確実に保持することができる。
【００２３】
また、本発明によれば、長時間にわたってラジアル軸受と軸との間の潤滑油を確実に保持することができるので、良好な潤滑性能及び回転性能を維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明を適用した情報処理装置について図面を参照して説明する。
【００２５】
図１に示すように、本発明を適用した情報処理装置は、ノート型のパーソナルコンピュータであり、情報処理の結果等を表示する表示部２と、各種の情報の演算処理を行う情報処理部を内蔵したコンピュータ本体３とを備えている。コンピュータ本体３の上面側には、コンピュータ１の動作指令を入力し、あるいは各種の情報の入力するためのキーボード５が設けられ、その内部には放熱装置４が設けられている。放熱装置４は、コンピュータ本体３の内部に配設されたＣＰＵ等の情報処理回路やディスク装置等から発生する熱をコンピュータ本体３の外部に放熱し、コンピュータ本体３の内部を冷却する冷却装置としても機能する。
【００２６】
コンピュータ本体３に内蔵される放熱装置４は、図２に示すように、コンピュータ本体を構成する筐体６内に収納されている。放熱装置４は、図３に示すように、金属製のベース７と、このベース７に取り付けられたモータ１０と、このモータ１０によって回転操作されるファン８と、ファン８を収納したファンケース９と、ヒートシンク１１を有している。
【００２７】
ベース７は、図３に示すように、略Ｌ字状に形成されている。略Ｌ字状に形成されたベース７の一端側の一方の面７ａには、ＣＰＵ（中央処理装置）の如く通電されて駆動することによって発熱する発熱素子１２が取り付けられている。発熱素子１２は、熱伝達シール１２ａを介してベース７の一方の面７ａ側に取り付けられている。
【００２８】
ベース７の一方の面７ａ側の略中央部には、モータ１０が取り付けられると共に、このモータ１０によって回転操作されるファン８を収納するファンケース９が取り付けられている。ファンケース９には、モータ１０によって回転されるファン８の中央部に対応する位置を開放する円形の吸気口１３が設けられている。筐体６の底面側のファンケース９に設けた吸気口１３に対向する位置には、この吸気口１３に連通するように開口１４が設けられている。更に、ファンケース９には、吸気口１３から吸引したエアーを外部に排気するするための排気口１５が設けられている。
【００２９】
ベース７の他端側の一方の面７ａには、ヒートシンク１１が固定されている。ヒートシンク１１は、コルゲート状若しくはフィン状のヒートシンクであり、放熱性に優れた金属、例えばアルミニウムにより作製されている。ベース７及びファンケース９も、放熱性に優れた金属であるアルミニウムや鉄により作製することが望ましい。
【００３０】
発熱素子１２が取り付けられ、この発熱素子１２から発生する熱を放熱する放熱装置４及びヒートシンク１１を取り付けたベース７には、筐体６内に取り付けられるときに用いられるねじが挿通される複数の取付孔７ｂが設けられている。ベース７は、取付孔７ｂに挿通される固定用のねじを、図２に示すように筐体６の内部に設けたボス１６に固定することによって、筐体６内に取り付けられる。
【００３１】
ヒートシンク１１は、ベース７が筐体６内に取り付けられたとき、図２及び図３に示すように、筐体６の側面に設けた貫通口１７に対向する位置に配置される。
【００３２】
上述したように構成された放熱装置４は、モータ１０が駆動され、ファン８がモータ１０により図３中矢印Ｒ１方向に回転されると、筐体６に設けた開口１４を介して装置外部のエアーを図２及び図３中矢印Ｄ１方向に吸引し、更に吸気口１３を介してファンケース９内に吸引する。ファン８の回転によってファンケース９内に吸引されたエアーは、図２及び図３中矢印Ｄ２方向に流通し、更にヒートシンク１１中を流通するように図３中矢印Ｄ３方向に流通し、貫通口１７を介して筐体６の外部に排気される。
【００３３】
ところで、ベース７に取り付けられた発熱素子１２が駆動されて発生する熱は、放熱性に優れた金属により形成されたベース７を介して、このベース７に取り付けられたヒートシンク１１に伝達される。このとき、放熱装置４のファン８がモータ１０により回転され筐体６の外部から吸引されたエアーが、ヒートシンク１１の複数のフィン中を流通することにより、ヒートシンク１１に伝達されている熱をし、貫通口１７を介して筐体６の外部に放熱する。
【００３４】
この放熱装置に用いられる本発明を適用したモータ１０は、図４に示すように、ロータ１８とステータ１９とを備える。
【００３５】
ステータ１９は、モータ１０と共にこのモータ１０によって回転されるファン８を収納したファンケース９の上面板９ａ側に一体に設けられている。ステータ１９は、ステータヨーク２０と、本発明を適用した軸受ユニット３０と、コイル２１とこのコイル２１が巻回されるコア２２とを備える。ステータヨーク２０は、ファンケース９の上面部９ａと一体に形成されたもの、即ち、ファンケース９の一部によって構成したものでもよく、別体に形成したものであってもよい。ステータヨーク２０は、例えば鉄により形成されている。軸受ユニット３０は、ステータヨーク２０の中心部に筒状に形成されたホルダー２３中に圧入若しくは接着、更には圧入と共に接着により固定されている。
【００３６】
なお、軸受ユニット３０が圧入されるホルダー２３は、ステータヨーク２０と一体に円筒状に形成されている。
【００３７】
ステータヨーク２０に一体に形成されたホルダー２３の外周部には、図４に示すように、駆動電流が供給されるコイル２１が巻回されたコア２２が取り付けられている。
【００３８】
ステータ１９と共にモータ１０を構成するロータ１８は、軸受ユニット３０に回転可能に支持された回転軸３１に取り付けられ、回転軸３１と一体に回転する。ロータ１８は、ロータヨーク２４と、このロータヨーク２４と一体に回転する複数の羽根２５を有するファン８とを有する。ファン８の羽根２５は、ロータヨーク２４の外周面にアウトサート成型することにより、ロータヨーク２４と一体に形成される。
【００３９】
ロータヨーク２４の筒状部２４ａの内周面には、ステータ１９のコイル２１と対向するように、リング状のロータマグネット２６が設けられている。このマグネット２６は、周回り方向にＳ極とＮ極が交互に着磁されたプラスチックマグネットであり、接着剤によりロータヨーク２４の内周面に固定されている。
【００４０】
ロータヨーク２４は、軸受ユニット３０に支持された回転軸３１の先端側に設けた取付部３２に、平板部２４ｂの中心部に設けた貫通孔２７ａが設けられたボス部２７を圧入することによって回転軸３１と一体に回転可能に取り付けられる。
【００４１】
上述のような構成を備えたモータ１０は、ステータ１９側のコイル２１に、モータ１０の外部に設けた駆動回路部から所定の通電パターンにより駆動電流が供給されると、コイル２１に発生する磁界とロータ１８側のロータマグネット２６からの磁界との作用によって、ロータ１８が回転軸３１と一体に回転する。ロータ１８が回転することにより、このロータ１８に取り付けられた複数の羽根２５を有するファン８もロータ１８と一体に回転する。ファン８が回転されることにより、筐体６に設けた開口１４を介して装置外部のエアーが図２及び図３中矢印Ｄ１方向に吸引され、更に矢印Ｄ２方向に流通し、ヒートシンク１１中を流通しながら貫通口１７を介して筐体６の外部に排気されることにより、発熱素子１２から発生する熱をコンピュータ本体３の外部に放熱し、コンピュータ本体３内を冷却する。
【００４２】
上述したモータ１０の回転軸３１を回転自在に支持する軸受ユニット３０は、図４及び図５に示すように、回転軸３１の周回り方向の支持を行うラジアル軸受３３と、回転軸３１のスラスト方向の一端を支持するスラスト軸受３４が一体に形成された第１の空間形成部材３５と、ラジアル軸受３３のスラスト軸受３４が設けられた一端側３３ａと対向する他端側３３ｂに設けられる第２の空間形成部材３６と、このラジアル軸受３３、第１の空間形成部材３５及び第２の空間形成部材３６を収納したハウジング３７とを備える。
【００４３】
ラジアル軸受３３は、焼結メタルにより円筒状に形成されている。ラジアル軸受３３は、ハウジング３７に充填される粘性流体である潤滑油３８と共に動圧流体軸受を構成するものであって、回転軸３１が挿通される内周面には、動圧発生溝３９が形成されている。
【００４４】
動圧発生溝３９は、図６に示すように、ラジアル軸受３３の内周面にＶ字状をなす一対の溝３９ａを周回り方向に連結溝３９ｂにより連続するように形成して構成されている。動圧発生溝３９は、Ｖ字状をなす一対の溝３９ａの先端側が回転軸３１の回転方向Ｒ２に向くように形成されている。本例にあっては、動圧発生溝３９は、円筒状をなすラジアル軸受３３の軸方向に上下に並列して一対形成されている。ラジアル軸受３３に設けられる動圧発生溝の数や大きさは、ラジアル軸受３３の大きさや長さ等により適宜選択される。なお、このラジアル軸受３３は、真鍮、ステンレス又は高分子材料でもよい。
【００４５】
動圧流体軸受として形成されたラジアル軸受３３は、このラジアル軸受３３に挿通された回転軸３１が、中心軸ＣＬを中心に図６中矢印Ｒ２方向に連続して回転すると、ハウジング３７内に充填された潤滑油３８が動圧発生溝３９内を流通し、回転軸３１の外周面とラジアル軸受３３の内周面との間に動圧を発生させて回転する回転軸３１を支持する。このとき発生する動圧は、回転軸３１とラジアル軸受３３との間の摩擦係数を極めて小さくするものであって、回転軸３１の円滑な回転を実現する。
【００４６】
回転軸３１のスラスト方向の一端側に設けられた第１の空間形成部材３５は、図５に示すように、回転軸３１の下部、即ち、閉塞される側の一端を囲むように形成され、例えば合成樹脂により形成されている。この第１の空間形成部材３５の内側には、潤滑油が回転軸３１の軸受支持部３１ａの周囲に充填される。
【００４７】
第１の空間形成部材３５の底面部の内面側の中央部には、ラジアル軸受３３に支持された回転軸３１のスラスト方向の一端側に設けた軸受支持部３１ａを回転可能に支持するスラスト軸受３４が一体に形成されている。スラスト軸受３４は、第１の空間形成部材３５を樹脂により形成し、スラスト軸受３４として共用している。スラスト軸受３４は、円弧状若しくは先端先細り状に形成された回転軸３１の軸受支持部３１ａを点で支持するピボット軸受として形成されている。
【００４８】
第２の空間形成部材３６は、ラジアル軸受３３のスラスト軸受３４が設けられた一端側３３ａと対向するラジアル軸受３３の他端側３３ｂを囲むように形成され、例えば合成樹脂により形成されている。即ち、第２の空間形成部材３６は、ラジアル軸受３３の上部、即ち、ラジアル軸受３３の回転軸３１が開放される側に形成される。第２の空間形成部材３６は、段部３６ａを有しており、ラジアル軸受３３の他端側３３ｂとの間に潤滑油３８を充填可能で、貯留可能な空間４０を形成する。また、第２の空間形成部材３６の中央部には、ラジアル軸受３３に回転自在に支持された回転軸３１が挿通される軸挿通孔４１が設けられている。
【００４９】
空間４０は、回転軸３１がハウジング内部から引きあげられたときにラジアル軸受３３と回転軸３１との間の軸受面に充填された潤滑油がなくなることを防止する体積とされる。換言すると、空間４０の容積は、回転軸３１がハウジング３７に対してスラスト方向に移動可能な距離だけ移動したときの、回転軸３１がハウジング３７内部の潤滑油３８中から引きあげられ移動する体積分より大きい体積とされる。
【００５０】
即ち、軸受ユニット３０には、回転軸３１がハウジング３７から飛び出すことを防止するために、後述する軸抜け止め部材であるワッシャ４６が設けられている。軸受ユニット３０は、回転中にラジアル軸受３３とワッシャ４６又は回転軸３１とワッシャ４６とが接触してしまうと、軸受ユニットの運転性能、即ち、回転性能に支障を来すため、この軸受ユニット３０には、ラジアル軸受３３とワッシャ４６との間に間隙ｘ１及び回転軸３１とワッシャ４６との間に間隙ｘ２が設けられている。この軸受ユニット３０は、組立時にこの回転軸３１を持ち上げること又は、衝撃等により回転軸が上方に持ち上がってしまうことにより、回転軸３１がハウジング３７からｘ１とｘ２とを加えた分だけ引きあげられることがある。このとき、回転軸３１がハウジング３７中の潤滑油３８から引きあげられた分だけ、潤滑油３８の液面が下がる。すなわち、潤滑油３８中に浸漬されていた回転軸３１の移動した部分に潤滑油３８が流れこむことにより、潤滑油３８の液面が低下する。従来の軸受ユニットでは、回転軸がハウジングから引きあげられたとき、この潤滑油の液面がラジアル軸受と回転軸の軸受面まで又は軸受面より下まで下がってしまう、若しくは、潤滑油の液面が下がったときに、ラジアル軸受と回転軸の軸受面に空気が混入してしまう等の問題が発生し、また、このことにより動圧粒体軸受としての性能を発揮できない問題が発生していた。更に、ラジアル軸受と回転軸の軸受面に混入した空気は、運転中に、膨張し、潤滑油を押し出してしまう等の問題が発生するおそれがある。
【００５１】
ここで、空間４０は、ラジアル軸受３３より上方に設けられているので、回転軸３１が持ち上げられた潤滑油３８の液面が低下されたときに、図７に示すように、潤滑油３８の液面をこの空間内の範囲に抑えることができるので、ラジアル軸受３３と回転軸３１の軸受面の潤滑油がなくなってしまうことや、この軸受面の潤滑油中に空気が混入することを防止することができる。
【００５２】
なお、第１の空間形成部材３５及び第２の空間形成部材３６は、樹脂製としたが、金属製でもよく、更に、樹脂及び金属の組合せでもよく、材質に制限はない。例えば、空間形成部材に用いられる樹脂材料としては、ポリイミド、ポリアミド、ポリアセタール等のフッ素系の合成樹脂、ポリテトラフルオロエチレン（テフロン（登録商標））、ナイロン等の合成樹脂、更には、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＡＢＳ（アクリロニトリルブタジエンスチレン）などの合成樹脂を用いてもよい。
【００５３】
ラジアル軸受３３、第１の空間形成部材３５及び第２の空間形成部材３６を収納したハウジング３７は、図５に示すように、ラジアル軸受３３、第１の空間形成部材３５及び第２の空間形成部材３６を収容して囲むような形状を有し、合成樹脂を一体成形して形成された一つの部材である。
【００５４】
ハウジング３７は、図５に示すように、筒状をなすハウジング本体４２と、ハウジング本体４２の一端側を閉塞するようにハウジング本体４２と一体に形成された一端部側部分を構成する底部閉塞部４３と、ハウジング本体４２の他端部側を構成するハウジング本体４２と一体に形成された上部閉塞部４４とからなる。上部閉塞部４４の中央部には、ハウジング３７に収納されたラジアル軸受３３に回転自在に支持された回転軸３１が挿通される軸挿通孔４５が設けられている。
【００５５】
上述のように構成されたハウジング３７は、ラジアル軸受３３、第１の空間形成部材３５及び第２の空間形成部材３６を包むようにして合成樹脂材料をアウトサート成型することにより、ラジアル軸受３３、第１の空間形成部材３５及び第２の空間形成部材３６がハウジング本体４２の内周側に配されて一体に形成される。
【００５６】
このとき、ラジアル軸受３３の外周面の一部は、第１の空間形成部材３５と第２の空間形成部材３６との間で、外部に臨まされているので、アウトサート成型されるハウジング３７と一体化される。
【００５７】
ハウジング３７を構成する合成樹脂材料は、特に限定されるものではないが、ハウジング３７内に充填される潤滑油３８を弾く潤滑油３８に対する接触角を大きくするような材料を用いることが望ましい。ハウジング３７には、潤滑性に優れた合成樹脂材料を用いることが好ましい。例えば、ハウジング３７は、ポリイミド、ポリアミド、ポリアセタール等のフッ素系の合成樹脂、ポリテトラフルオロエチレン（テフロン（登録商標））、ナイロン等の合成樹脂を用いて形成することが好ましい。更には、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＡＢＳ（アクリロニトリルブタジエンスチレン）などの合成樹脂を用いてもよい。更にまた、極めて高精度の成形が可能な液晶ポリマーによって形成する。特に、ハウジング３７として液晶ポリマーを使用する場合は、潤滑油を保持し、耐摩耗性に優れる。
【００５８】
ハウジング３７内に配設されたラジアル軸受３３及びハウジング３７と一体に設けられたスラスト軸受３４によって回転自在に支持される回転軸３１は、軸部本体３１ｂのスラスト軸受３４によって支持される軸受支持部３１ａを円弧状若しくは先端先細り状に形成し、他端側に回転体である例えばモータ１０のロータ１８が取り付けられる取付部３２が設けられている。ここで、軸部本体３１ｂと取付部３２は、同径に形成されている。
【００５９】
回転軸３１は、図５に示すように、一端側の軸受支持部３１ａをスラスト軸受３４によって支持され、軸部本体３１ｂの外周面をラジアル軸受３３により支持され、他端側に設けた取付部３２側をハウジング本体４２の上部閉塞部４４に設けた軸挿通孔４５から突出されてハウジング３７に支持されている。
【００６０】
また、回転軸３１には、軸受支持部３１ａと軸部本体３１ｂの間に、軸抜け止め用の溝部３１ｃが設けられている。この軸抜け止め用溝部３１ｃと対応するように、第１の空間形成部材３５には、軸抜け止め部材としてワッシャ４６が設けられている。軸抜け止め用溝部３１ｃとワッシャ４６とを係合させることにより、組み付け時のハンドリングが向上する。このワッシャ４６は、ナイロン、ポリアミド、ポリイミド材等の高分子材料や、ステンレス、りん青銅などの金属からなる。
【００６１】
ところで、軸挿通孔４５は、この軸挿通孔４５に挿通された回転軸３１が軸挿通孔４５の内周面に摺接することなく回転するように、軸部本体３１ｂの外径よりやや大きな内径をもって形成されている。このとき、軸挿通孔４５は、その内周面と軸部本体３１ｂの外周面との間にハウジング３７内に充填された潤滑油３８がハウジング３７内から漏れを防止するに足る間隔ｃの空隙４７を有するように形成される。このように、回転軸３１との間にハウジング３７内に充填された潤滑油３８の漏れを防止するようにした空隙４７が形成されるように軸挿通孔４５を形成した上部閉塞部４４は、オイルシール部を構成している。
【００６２】
ハウジング３７に一体に形成された上部閉塞部４４は、ポリイミド、ポリアミドあるいはナイロンなどの合成樹脂により形成されているので、軸挿通孔４５の内周面の潤滑油３８に対する接触角として６０度程度が確保できる。本発明を適用した軸受ユニット３０は、オイルシール部を構成する軸挿通孔４５の内周面を含んで上部閉塞部４４に、界面活性剤を塗布することなく潤滑油３８の上部閉塞部４４に対する接触角を大きくすることができるので、回転軸３１が回転することによって発生する遠心力により潤滑油３８が軸挿通孔４５を介してハウジング３７の外部へ移動することを防止できる。
【００６３】
更に、回転軸３１の軸挿通孔４５の内周面と対向する外周面には、テーパ部４８が設けられている。テーパ部４８は、回転軸３１の外周面と軸挿通孔４５の内周面との間に形成される空隙４７をハウジング３７の外方に向かって拡大させるように傾斜されている。このテーパ部４８は、回転軸３１の外周面と軸挿通孔４５の内周面とによって形成される空隙４７に圧力勾配を形成し、ハウジング３７内に充填された潤滑油３８をハウジング３７の内部に引き込む力が発生する。回転軸３１の回転時に、潤滑油３８がハウジング３７の内部に引き込まれるようになるので、動圧流体軸受により構成されたラジアル軸受３３の動圧発生溝３９に潤滑油３８が確実に浸入して動圧を発生させ、回転軸３１の安定した支持が実現され、しかもハウジング３７に充填された潤滑油３８の漏洩を防止できる。
【００６４】
本発明を適用した軸受ユニット３０において、動圧流体軸受を構成するラジアル軸受３３に設けた動圧発生溝３９に浸入して動圧を発生させる潤滑油３８は、図５及び図８に示すように、ハウジング３７内から回転軸３１に形成されたテーパ部４８と軸挿通孔４５の内周面とによって形成された空隙４７に臨むように充填される。即ち、潤滑油３８は、ハウジング３７内の隙間に充填され、更に燒結金属からなるラジアル軸受３３に含浸される。
【００６５】
ここで、回転軸３１に形成されたテーパ部４８と軸挿通孔４５の内周面との間に間に形成された空隙４７について説明する。この空隙４７の最小の間隔は、回転軸３１の外周面と軸挿通孔４５の内周面とに間に形成される間隔ｃに相当し、この間隔ｃは２０μｍ〜２００μｍが好ましく、１００μｍ程度が最も好ましい。間隔ｃが２０μｍよりも小さいと、軸受ユニット３０のハウジング３７を合成樹脂により一体成形で作る際の成形精度を確保することが難しい。空隙４７の間隔ｃが２００μｍよりも大きいと、軸受ユニット３０に衝撃が加えられたとき、ハウジング３７に充填された潤滑油３８がハウジング３７の外部に飛散してしまう耐衝撃性が低下してしまう。
【００６６】
ハウジング３７に充填された潤滑油３８が衝撃によりハウジング３７の外部に飛散する耐衝撃性Ｇに関しては、下記の式（１）に示すように、
Ｇ＝（１２γｃｏｓβ／２ρｃ２）／ｇ  ・・・（１）
で表される。
【００６７】
ここで、γ：潤滑油の表面張力
β：潤滑油の接触角
ρ：潤滑油の密度
ｃ：回転軸と軸挿通孔との間の間隔
ｇ：自然落下加速度
である。
【００６８】
式（１）より、耐衝撃性Ｇは、空隙４７の間隔ｃの２乗に反比例する。
【００６９】
また、熱膨張による油面上昇量ｈは、下記の式（２）式に示すように、
ｈ＝ＶαΔｔ／２πＲｃ    ・・・（２）
で示される。
【００７０】
ここで、Ｖ  ：潤滑油充填量、
α  ：熱膨張係数
Δｔ：温度変化量
Ｒ  ：軸半径
である。
【００７１】
式（２）より、油面上昇量ｈは、間隔ｃの大きさに反比例するので、間隔ｃを狭くすれば、耐衝撃性Ｇは向上するが、温度の上昇による潤滑油３８の油面高さｈの上昇は激しくなり、軸挿通孔４５の軸方向の厚さが必要になってしまう。
【００７２】
計算によれば、直径２ｍｍ〜直径３ｍｍの軸径の回転軸３１を有する軸受ユニット３０では、回転軸３１と軸挿通孔４５との間に形成される空隙４７の間隔ｃを１００μｍ程度とし、軸挿通孔４５の高さＨ１、即ちハウジング３７の上部閉塞部４４の厚みが１ｍｍ程度であると、耐衝撃性は１０００Ｇ以上であり、耐温度特性８０℃に耐えることができ、ハウジング３７内に充填した潤滑油３８の飛散を防止した信頼性の高い軸受ユニット３０を構成できる。
【００７３】
更に、本発明を適用した軸受ユニット３０は、回転軸３１の外周面と軸挿通孔４５の内周面とに間に形成される空隙４７の間隔ｃをハウジング３７の外方に向かって拡大させるように傾斜させたテーパ部４８が設けられるので、回転軸３１の外周面と軸挿通孔４５の内周面とによって形成される空隙４７の間隔ｃに圧力勾配が形成され、回転軸３１が回転したときに発生する遠心力により、ハウジング３７内に充填された潤滑油３８をハウジング３７の内部に引き込む力が発生する。
【００７４】
即ち、本発明を適用した軸受ユニット３０において、回転軸３１の外周面と軸挿通孔４５の内周面とに間に形成される空隙４７は、表面張力シールにより、潤滑油３８の飛散を防止している。
【００７５】
ここで表面張力シールについて説明する。表面張力シールは、流体の毛細管現象を利用したシール方法である。図９に示すような毛細管による液体の上昇高さｈ１は、下記のように求められる。
【００７６】
２πｒγｃｏｓθ＝ｍｇ  ・・・（３）
ｍは、下記の式（４）で表される。
【００７７】
ｍ＝πｒ２ｈρ  ・・・（４）
ここで、ｍ：管内のｈの範囲の流体質量
ｒ：毛細管半径
γ：粘性流体の表面張力
θ：粘性流体の接触角
ρ：粘性流体の密度
ｇ：重力加速度
である。
【００７８】
式（３）、式（４）より下記の式（５）が導き出される。
【００７９】
ｈ＝２γｃｏｓθ／ｒρｇ  ・・・（５）
一般的に、圧力Ｐと流体高さとの関係は下記の式（６）で表される。
【００８０】
Ｐ＝ρｇｈ  ・・・（６）
ここで式（５）、式（６）から圧力Ｐは、式（７）のように得ることができる。
【００８１】
Ｐ＝２γｃｏｓθ／ｒ  ・・・（７）
式（７）において、圧力Ｐは流体を引き込む引き込み圧力を意味する。式（７）より引き込み圧力Ｐは、毛細管が細い程大きくなる。
【００８２】
上述した説明は、毛細管の断面形状が円形のときの式であるが、本発明を適用した軸受ユニット３０は、回転軸３１の外周面と軸挿通孔４５の内周面とに間に形成される空隙４７に浸入した潤滑油３８は、図１０に示す円環状となっている。この場合の液体としての潤滑油３８の上昇高さｈ１は、下記の式（８）に示すように求められる。
【００８３】
２π（Ｒ＋ｒ）γｃｏｓθ＝ｍｇ  ・・・（８）
ｍは、下記の式（９）で表される。
【００８４】
ｍ＝π（Ｒ２−ｒ２）ｈρ  ・・・（９）
式（８）、式（９）から下記の式（１０）が得られる。
【００８５】
ｈ１＝（２γｃｏｓθ）／（（Ｒ−ｒ）ρｇ）  ・・・（１０）
（Ｒ−ｒ）を回転軸３１の外周面と軸挿通孔４５の内周面とに間に形成される空隙４７の間隔ｃとすると、式（１０）は式（１１）に示すようになる。
【００８６】
ｈ＝（２γｃｏｓθ）／（ｃρｇ）  ・・・（１１）
よって、潤滑油３８の断面形状が円環状であった場合は、引き込み圧力は式（１２）に示すように表される。
【００８７】
Ｐ＝２γｃｏｓθ／ｃ  ・・・（１２）
ここで、具体的な計算例を示す。
【００８８】
回転軸３１の外周面と軸挿通孔４５の内周面とに間に形成される空隙４７の間隔ｃを０．０２ｃｍ（０．２ｍｍ）、粘性流体の表面張力γを３０ｄｙｎ／ｃｍ２、潤滑油３８の接触角θを１５°としたとき、引き込み圧力は式（１３）より２．８６×１０−３気圧（ａｔｍ）となる。
【００８９】
Ｐ＝２×３０×ｃｏｓ１５°／０．０２＝３．００×１０３ｄｙｎ／ｃｍ２
＝２．８６×１０−３気圧（ａｔｍ）  ・・・（１３）
上記式（１２）により、引き込み圧力Ｐは、空隙４７の間隔ｃが狭いほど増大する。よって、回転軸３１にテーパ部４８を設けることは、粘性流体としての潤滑油３８を空隙４７の間隔ｃが狭い方向、即ちハウジング３７の内部方向へと引き込むことを可能とする。
【００９０】
例えば、図１１のように、回転軸３１に設けたテーパ部４８の径の異なる部分ｔ１及びｔ２での引き込み圧力Ｐ１、Ｐ２は、ｔ１の部分における回転軸３１の外周面と軸挿通孔４５の内周面との間隔ｃ１とｔ２の部分における回転軸３１の外周面と軸挿通孔４５の内周面との間隔ｃ２の関係が、ｃ１＜ｃ２であるので、式（１２）により、Ｐ１＞Ｐ２であり、潤滑油３８のハウジング３７内部への引き込み圧力Ｐは、回転軸３１の外周面と軸挿通孔４５の内周面との間に形成される空隙４７の間隔ｃが狭い程増大することがわかる。
【００９１】
このように、ハウジング３７に充填した潤滑油３８のハウジング３７外部への漏れを防止するシール部を構成する回転軸３１の外周面と軸挿通孔４５の内周面との間に形成される空隙４７の間隔ｃがハウジング３７の内方に向かって小さくなるようなテーパ部４８を設けることにより、回転軸３１の外周面と軸挿通孔４５の内周面とによって形成される空隙４７に位置する潤滑油３８に圧力勾配を生じさせる。即ち、潤滑油３８に付与される圧力勾配は、空隙４７の間隔ｃが小さくなるハウジング３７の内方に向かって大きくなる。潤滑油３８にこのような圧力勾配が発生することにより、潤滑油３８は、常時ハウジング３７の内方に引き込まれる圧力Ｐが作用してしているので、回転軸３１が回転した場合であっても、空隙４７に存在する潤滑油３８中に空気を巻き込むようなことがない。
【００９２】
上述したようなテーパ部４８を設けない場合、即ち、回転軸３１の外周面と軸挿通孔４５の内周面との間の空隙４７の間隔ｃが、図１２に示すように、軸挿通孔４５の高さ方向で一定である場合には、回転軸３１の外周面と軸挿通孔４５の内周面との間の空隙４７に浸入した潤滑油３８に圧力勾配が発生しないので、潤滑油３８は空隙４７中に均一に存在する。即ち、回転軸３１の外周面と軸挿通孔４５の内周面との間の間隔ｃを狭めることによってシール部として機能する空隙４７に浸入した潤滑油３８は、回転軸３１の回転によって空隙４７内を移動して空気Ｅを巻き込んでしまうことがある。このように、潤滑油３８中に空気Ｅを巻き込むと、温度変化、気圧変化等により空気が膨張し、潤滑油３８をシール部を構成する空隙４７からハウジング３７の外部に飛散してしまう。
【００９３】
これに対して、本発明を適用した軸受ユニット３０のように、回転軸３１の外周面と軸挿通孔４５の内周面との間に形成される空隙４７の間隔ｃがハウジング３７の内方に向かって小さくなるようなテーパ部４８を設けることにより、空隙４７に浸入した潤滑油３８に、ハウジング３７の内方に向かって圧力が大きくなるに圧力勾配が発生するので、回転軸３１が回転したとき、潤滑油３８中に空気Ｅを巻き込むことを防止できる。
【００９４】
更に、上述したようなテーパ部４８を設けることは、ハウジング３７に設けた軸挿通孔４５に対し回転軸３１が偏芯した際にも、回転軸３１の外周面と軸挿通孔４５の内周面との間に形成される空隙４７に浸入した潤滑油３８のハウジング３７の外方への飛散を防止できるばかりか、回転軸３１の全周に亘って潤滑油３８を浸入させることができ、回転軸３１周囲の潤滑油３８が切れることを防止でき、回転軸３１の安定した回転を保証できる。
【００９５】
ハウジング３７に設けた軸挿通孔４５に対し回転軸３１が偏芯した際に、上述したようなテーパ部４８が設けられていない場合には、図１３に示すように、潤滑油３８は、回転軸３１の外周面と軸挿通孔４５の内周面との間の間隔ｃが狭い方へと集中し、その反対側の間隔ｃの広い部分では潤滑油３８が切断され、空気Ｅを巻き込んでしまう。潤滑油３８中に空気Ｅが巻き込まれると、温度変化、気圧変化等により空気Ｅが膨張し、潤滑油３８をシール部を構成する空隙４７からハウジング３７の外部に飛散してしまう。
【００９６】
これに対し、本発明を適用した軸受ユニット３０のように、回転軸３１にテーパ部４８を設けることにより、ハウジング３７に設けた軸挿通孔４５に対し回転軸３１が偏芯した際にも、図１４に示すように、偏心した回転軸３１が回転する楕円軌道上に必ず同じ間隔ｃの空隙４７が存在し、その楕円軌道上での回転軸３１の外周面と軸挿通孔４５の内周面との間に形成される空隙４７の間隔ｃは、図１５に示すように回転軸３１の全周に亘って一定となるので、潤滑油３８が間隔ｃの狭い方へと集中するような現象が発生しないので、潤滑油３８の空隙４７、ひいてはハウジング３７内からの放出を防止することが可能となる。
【００９７】
上述した軸受ユニット３０は、テーパ部４８を回転軸３１側に設けているが、図１６に示すように、ハウジング３７側の軸挿通孔４５の内周面にテーパ部４８を設けるようにしてもよい。
【００９８】
上述したように構成された本発明を適用した軸受ユニット３０を製造する工程を説明する。
【００９９】
本発明を適用した軸受ユニット３０を製造するには、ラジアル軸受３３の外側の一端側に第１の空間形成部材３５、他端側に第２の空間形成部材３６を取り付けることで仮組立をする。ラジアル軸受３３及び第１の空間形成部材３５は、仮組立するとき、図１７に示すように、第１の空間形成部材３５に、回転軸３１の軸抜け止め手段であるワッシャ４６を取り付ける。次に、動圧流体軸受であるラジアル軸受３３に、第１の空間形成部材３５及び第２の空間形成部材３６を取り付ける。
【０１００】
次に、仮組立したラジアル軸受３３、第１の空間形成部材３５及び第２の空間形成部材３６を金型に取り付け、図１８に示すように、この仮組立したラジアル軸受３３、第１の空間形成部材３５及び第２の空間形成部材３６の外周囲に上述した何れかの合成樹脂をアウトサート成型してハウジング３７を形成する。このとき、第１の空間形成部材３５及び第２の空間形成部材３６は、ハウジング３７がアウトサート成型されるとき、ハウジング３７の内部に一体化され、筒状のハウジング本体４２の上下に一体的に形成された上部閉塞部４４と底部閉塞部４３とによって挟持され、その取付位置が固定される。また、ラジアル軸受３３は、ハウジング３７がアウトサート成型されるとき、第１の空間形成部材３５と第２の空間形成部材３６との間の部分で、ハウジング３７に一体化され、筒状のハウジング本体４２の上下に一体的に形成された上部閉塞部４４と底部閉塞部４３とによって挟持され、その取付位置が固定される。
【０１０１】
このとき、第２の空間形成部材３６とラジアル軸受３３との間の空間４０には、ハウジング３７がアウトサート成型されるとき、第２の空間形成部材３６に遮断されているので、合成樹脂が流入することはない。更に、第１の空間形成部材３５とラジアル軸受３３との間の空間には、ハウジング３７がアウトサート成型されるとき、第１の空間形成部材３６に遮断されているので、合成樹脂が流入することはない。
【０１０２】
次に、図１９に示すように、回転軸３１を上部閉塞部４４に設けた軸挿通孔４５に挿通してハウジング３７内に挿入する。このとき、回転軸３１は、軸受支持部３１ａをスラスト軸受３４に当接させてラジアル軸受３３に挿通させてハウジング３７内に挿入される。スラスト軸受３４及びラジアル軸受３３によって支持された回転軸３１は、ハウジング３７内で回転可能に支持される。回転軸３１がハウジング３７内に挿入されるとき、第１の空間形成部材３５に配置されたワッシャ４６は、軸受支持部３１ａに押圧され、スラスト方向に撓むことにより、軸受支持部３１ａを挿入させる。回転軸３１は、軸受支持部３１ａがワッシャ４６を挿通し、軸抜け止め用溝部３１ｃがワッシャ４６の内側に位置したところで、ハウジング３７内に取り付けられる。このとき、ワッシャ４６の撓みはなくなり、通常の形状となる。ワッシャ４６は、回転軸３１がハウジング内部から飛び出すことを防止する、抜け止め部材として機能する。
【０１０３】
回転軸３１をハウジング３７に挿入したところで、ハウジング３７に潤滑油３８を充填する。潤滑油３８の充填は、潤滑油が収容されている図示しない充填槽に回転軸３１を挿入したハウジング３７を投入する。次に、ハウジングが投入された充填槽を真空装置により真空吸引する。その後、真空吸引された充填槽を大気中に取り出すことにより、ハウジング３７内に潤滑油３８が充填される。
【０１０４】
このとき、潤滑油３８は、温度変化により膨張した場合に、軸挿通孔４５内からハウジング３７の外部に漏洩することを防止し、また温度変化により収縮した場合には、回転軸３１と軸挿通孔４５との間に形成された空隙４７への充填不足が発生しないように充填される。即ち、温度変化による潤滑油３８の油面高さの変化は、軸挿通孔４５内の範囲にあるように設定される。
【０１０５】
潤滑油３８のハウジング３７への充填を真空装置を用いて真空吸引して行うことにより、ハウジング３７の内部の圧力が外部より低い状態になる。その結果、潤滑油３８は、容易にハウジング３７から漏洩することが防止される。
【０１０６】
本発明を適用した軸受ユニット３０は、ラジアル軸受３３を焼結メタルにより形成しているので、このラジアル軸受３３に潤滑油３８が充填され、更に、回転軸３１の回転により動圧を発生させる動圧発生溝３９中にも潤滑油３８が充填される。即ち、潤滑油３８は、ハウジング３７内の全ての空隙に充填される。
【０１０７】
上述した軸受ユニットは、ハウジングを合成樹脂の成型体により形成しているが、合成樹脂に限られず、金型装置を用いて成形可能な金属材料を混合した合成樹脂やその他の成形材料を用いて形成したものであってもよい。なお、ハウジングを合成樹脂以外の材料により形成したとき、ハウジングに充填された潤滑油の軸挿通孔内周面との接触角が十分に維持できなくなる場合がある、このように潤滑油の接触角を大きく維持できなくなるおそれがある場合には、軸挿通孔の内周面、更には軸挿通孔の内周面を含んで上部閉塞部の外周面に、界面活性剤を塗布して接触角を大きくするようにすればよい。
【０１０８】
上述した軸受ユニットは、スラスト軸受をハウジングの一部として形成されているが、スラスト軸受を設けた底部閉塞部又は上部閉塞部をハウジング本体とは独立して形成し、この底部閉塞部又は上部閉塞部をハウジング本体に熱融着又は超音波融着等の手法を用いて一体化するようにしてもよい。
【０１０９】
以上のように構成された軸受ユニット３０は、回転軸がハウジングから持ち上げられた際に、ハウジング内の潤滑油の液面の低下を、ラジアル軸受の開放端側に設けられた空間が設けられた範囲内に抑えることができるため、回転軸とラジアル軸受との軸受面の潤滑油が欠乏したり、この軸受面の潤滑油中に空気が混入したりすることを防止することができる。その結果、この軸受ユニット３０は、従来の軸受ユニットの問題を解決し、長時間にわたって良好な潤滑性能を維持することができる。
【０１１０】
また、第２の空間形成部材の形状が異なる軸受ユニットは、図２０に示すように構成してもよい。なお、以下の説明において、図５に示す軸受ユニット３０と共通する部分については、共通の符号を付して詳細な説明は省略する。
【０１１１】
図２０に示す軸受ユニット６０は、図５に示す軸受ユニット３０と第１の空間形成部材、第２の空間形成部材及びハウジングの形状が異なるものである。この軸受ユニット６０において、第２の空間形成部とハウジングは共用とされている。
【０１１２】
軸受ユニット６０は、回転軸３１と、回転軸３１のスラスト方向の一端を支持するスラスト軸受３４が一体に形成された第１の空間形成部材６１と、ラジアル軸受３３のスラスト軸受３４が設けられた一端側３３ａと対向する他端側３３ｂに設けられるとともに、このラジアル軸受３３と第１の空間形成部材６１を収納したハウジング６２とを備える。
【０１１３】
回転軸３１のスラスト方向の一端側に設けられた第１の空間形成部材６１は、図２０に示すように、回転軸３１の下部、即ち、閉塞される側の一端を囲むように形成されるとともに、ハウジング６２の一端側を閉塞する底部閉塞部４３として機能する。第１の空間形成部材６１は、例えば合成樹脂により形成されている。この第１の空間形成部材６１の内側には、潤滑油が回転軸３１の軸受支持部３１ａの周囲に充填される。
【０１１４】
また、第１の空間形成部材６１の底面部の内面側の中央部には、ラジアル軸受３３に支持された回転軸３１のスラスト方向の一端側に設けた軸受支持部３１ａを回転可能に支持するスラスト軸受３４が一体に形成されている。スラスト軸受３４は、第１の空間形成部材６１を樹脂により形成し、スラスト軸受３４と共用している。
【０１１５】
ハウジング６２は、ラジアル軸受３３のスラスト軸受３４が設けられた一端側３３ａと対向するラジアル軸受３３の他端側３３ｂを囲むと共に、ラジアル軸受及び第１の空間形成部材６１を収納するように形成され、例えば合成樹脂により形成されている。即ち、ハウジング６２は、ラジアル軸受３３の上部、即ち、ラジアル軸受３３の回転軸３１が開放される側に形成される。ハウジング６２は、軸受ユニット３０における第２の空間形成部材３６と同様の機能を有し、ラジアル軸受３３の他端側３３ｂとの間に潤滑油３８を充填可能な空間４０を形成する。
【０１１６】
また、ハウジング６２は、筒状をなすハウジング本体４２と、底部閉塞部と対向する他端部側を構成するハウジング本体４２と一体に形成された上部閉塞部４４とからなる。上部閉塞部４４の中央部には、ハウジング６２に収納されたラジアル軸受３３に回転自在に支持された回転軸３１が挿通される軸挿通孔４５が設けられている。
【０１１７】
図２０に示す軸受ユニット６０は、ラジアル軸受３３を収納して成型された合成樹脂製のハウジング６２のハウジング本体４２の底面部側に第１の空間形成部材６１をハウジング本体４２に融着することによって組み立てられる。
【０１１８】
以上のように構成された軸受ユニット６０は、軸受ユニット３０と同様に、回転軸３１がハウジング６２から持ち上げられた際に、ハウジング６２内の潤滑油３８の液面の低下を、ラジアル軸受の開放端側に設けられた空間が設けられた範囲内に抑えることができるため、回転軸とラジアル軸受との軸受面の潤滑油が欠乏したり、この軸受面の潤滑油中に空気が混入したりすることを防止することができる。その結果、この軸受ユニット７０は、従来の軸受ユニットの問題を解決し、長時間にわたって良好な潤滑性能を維持することができる。
【０１１９】
更に、第２の空間形成部材の形状が異なる軸受ユニットは、図２１に示すように構成してもよい。なお、以下の説明において、図５に示す軸受ユニット３０と共通する部分については、共通の符号を付して説明は省略する。
【０１２０】
図２１に示す軸受ユニット７０は、図５に示す軸受ユニット３０と第１の空間形成部材、第２の空間形成部材及びハウジングの形状が異なるものである。この軸受ユニット７０において、第１の空間形成部材とハウジングは共用とされている。
【０１２１】
軸受ユニット７０は、回転軸３１と、回転軸３１のスラスト方向の一端を支持するスラスト軸受３４が設けられる一端側３３ａと対向する他端側３３ｂに設けられる第２の空間形成部材７２と、回転軸３１のスラスト方向の一端を支持するスラスト軸受３４が一体に形成されるとともに、このラジアル軸受３３と第２の空間形成部材７２を収納したハウジング７１とを備える。
【０１２２】
ハウジング７１は、軸受ユニット３０における第１の空間形成部材３５と同様の機能を有し、図２１に示すように、回転軸３１の下部、即ち、閉塞される側の一端を囲むように形成され、例えば合成樹脂により形成されている。このハウジング７１の内側には、潤滑油が回転軸３１の軸受支持部３１ａの周囲に充填される。
【０１２３】
ハウジング７１の底面部の内面側の中央部には、ラジアル軸受３３に支持された回転軸３１のスラスト方向の一端側に設けた軸受支持部３１ａを回転可能に支持するスラスト軸受３４が一体に形成されている。スラスト軸受３４は、ハウジング７１を樹脂により形成し、スラスト軸受３４と共用している。
【０１２４】
第２の空間形成部材７２は、ラジアル軸受３３のスラスト軸受３４が設けられた一端側３３ａと対向するラジアル軸受３３の他端側３３ｂを囲むように形成され、例えば合成樹脂により形成されている。即ち、第２の空間形成部材７２は、ラジアル軸受３３の上部、即ち、ラジアル軸受３３の回転軸３１が開放される側に形成される。第２の空間形成部材７２は、ラジアル軸受３３の他端側３３ｂとの間に潤滑油３８を充填可能な空間４０を形成する。
【０１２５】
ハウジング７１は、図２１に示すように、筒状をなすハウジング本体４２と、ハウジング本体４２の一端側を閉塞するようにハウジング本体４２と一体に形成された一端部側部材を構成する底部閉塞部４３とからなる。また、第２の空間形成部材７２は、底部閉塞部４３と対向する上部閉塞部４４を形成する。上部閉塞部４４の中央部には、ハウジング７１に収納されたラジアル軸受３３に回転自在に支持された回転軸３１が挿通される軸挿通孔４５が設けられている。
【０１２６】
図２１に示す軸受ユニット７０は、ラジアル軸受３３を収納して成型された合成樹脂製のハウジング７１のハウジング本体４２の上面部側に第２の空間形成部材７２をハウジング本体４２に融着することによって組み立てられる。
【０１２７】
以上のように構成された軸受ユニット７０は、軸受ユニット３０と同様に、回転軸３１がハウジング７１から持ち上げられた際に、ハウジング内の潤滑油３８の液面の低下を、ラジアル軸受３３の開放端側に設けられた空間４０が設けられた範囲内に抑えることができるため、回転軸３１とラジアル軸受３３との軸受面の潤滑油が欠乏したり、この軸受面の潤滑油中に空気が混入したりすることを防止することができる。その結果、この軸受ユニット７０は、従来の軸受ユニットの問題を解決し、長時間にわたって良好な潤滑性能を維持することができる。
【０１２８】
このように、本発明を適用した軸受ユニットにおいて、第２の空間形成部材の形状は、ラジアル軸受の軸挿通孔側の端部に潤滑油を充填可能な空間を形成するような形状であればよく、その他の形状に関する制限はない。
【０１２９】
上述した軸受ユニットは、軸のスラスト方向の支持を行うスラスト軸受は、軸の一端部側に形成した円弧状又は先端先細り状の軸受支持部を支持するピボット軸受として形成されているが、本発明を適用した軸受ユニットは、上述したピボット軸受を用いたものに限られるものではなく、軸の一端部を面で支持するようにした軸受で支持するようにしたものであってもよい。
【０１３０】
軸のスラスト方向の支持を面により行うスラスト軸受を用いた軸受ユニットの例を図２２を用いて説明する。上述した図５に示す軸受ユニット３０と共通する部分については、共通の符号を付して詳細な説明は省略する。
【０１３１】
図２２に示す軸受ユニット８０は、回転軸３１と、回転軸３１の周回り方向の支持を行うラジアル軸受３３と、このラジアル軸受３３を収納したハウジング８１とを備える。
【０１３２】
この軸受ユニット８０は、回転軸３１の一端側に、この回転軸３１の一端部を面の広い大径部を形成するように突出片８２が設けられている。突出片８２は、円盤状に形成され、回転軸３１に一体に形成されている。突出片８２は、回転軸３１とは別体に形成し、回転軸３１の一端部に圧入して一体化してもよい。この場合、回転軸３１及び突出片８２は、金属により形成される。
【０１３３】
一方、回転軸３１の周回り方向の支持を行うラジアル軸受３３を収納したハウジング８１の底部側には、回転軸３１の一端部側に設けた突出片８２を支持するスラスト軸受８３が配設されている。スラスト軸受８３は、突出片８２より大径の円盤状に形成され、ハウジング本体の底面部に形成した開口部を閉塞するように配設される。スラスト軸受８３は、ハウジング本体４２に取り付けられるとき、ハウジング本体４２の底面部に形成した位置決め段部８４に周縁を当接させ、ハウジング本体４２に対する取付位置が位置決めされて取り付けられる。ここで用いられるスラスト軸受８３は、金属、例えばステンレス鋼により形成されている。
【０１３４】
ハウジング本体４２のスラスト軸受８３が配設された側には、底部閉塞部材８５が取り付けられている。底部閉塞部材８５は、合成樹脂を成型して形成され、超音波融着や熱融着により合成樹脂により形成されたハウジング本体４２に一体的に取り付けられる。
【０１３５】
なお、底部閉塞部材８５は、ハウジング本体４２に対し、アウトサート成型等の樹脂成形法を用いて一体に形成するようにしてもよい。ハウジング本体４２に底部閉塞部材８５が取り付けられることにより、軸挿通孔４５以外を密閉したハウジング８１が形成される。このとき、円盤状のスラスト軸受８３は、位置決め段部８４に当接させ、底部閉塞部材８５により支持されてハウジング本体４２に取り付けられる。
【０１３６】
スラスト軸受８３の突出片８２と対向する面には、図２３に示すように、動圧発生溝８６が設けられ、動圧軸受として構成されている。動圧発生溝８６は、スラスト軸受８３の突出片８２と対向する面にＶ字状をなす一対の溝８６ａを周回り方向に連結溝８６ｂにより連続するように形成して構成されている。動圧発生溝８６は、Ｖ字状をなす一対の溝８６ａの先端側が回転軸３１の回転方向Ｒ３に向くように形成されている。
【０１３７】
動圧流体軸受として形成されたスラスト軸受８３は、回転軸３１が回転すると、ハウジング８１内に充填された潤滑油３８が動圧発生溝８６内を流通し、回転軸３１の外周面とラジアル軸受３３の内周面との間に動圧を発生させて回転する回転軸３１の一端部に設けた突出片８２を支持する。このとき発生する動圧は、回転軸３１とスラスト軸受８３との間の摩擦係数を極めて小さくするものであって、回転軸３１の円滑な回転を実現する。特に、本例においては、ラジアル軸受３３及びスラスト軸受８３を動圧流体軸受により形成しているので、回転軸３１は潤滑油３８が介在された状態でラジアル軸受３３及びスラスト軸受８３に支持されて回転するので、軸受と摺接することによって発生する摺動音の発生や振動を抑えることができ、極めて騒音の低い軸受ユニット８０を構成することができる。また、スラスト軸受８３は、回転軸３１に設けられる突出片８２より大径に形成されているので、回転軸３１の安定した支持を実現できる。
【０１３８】
ハウジング８１は、ラジアル軸受３３のスラスト軸受８３が設けられた一端側３３ａと対向するラジアル軸受３３の他端側３３ｂを囲むと共に、ラジアル軸受３３を囲むように形成され、例えば合成樹脂により形成されている。即ち、ハウジング８１は、ラジアル軸受３３の上部、即ち、ラジアル軸受３３の回転軸３１が開放される側に形成される。ハウジング８１は、軸受ユニット３０における第２の空間形成部材３６と同様の機能を有し、ラジアル軸受３３の他端側３３ｂとの間に潤滑油３８を充填可能な空間４０を形成する。
【０１３９】
また、ハウジング８１は、筒状をなすハウジング本体４２と、底部閉塞部と対向する他端側を構成するハウジング本体４２と一体に形成された上部閉塞部４４とからなる。上部閉塞部４４の中央部には、ハウジング８１に収納されたラジアル軸受３３に回転自在に支持された回転軸３１が挿通される軸挿通孔４５が設けられている。
【０１４０】
図２２に示す軸受ユニット８０は、ラジアル軸受３３を収納して成型された合成樹脂製のハウジング本体４２に突出片８２を設けた回転軸３１を挿通し、その後、ハウジング本体４２の底面部側にスラスト軸受８３を配し、その後、底部閉塞部材８５をハウジング本体４２に融着することによって組み立てられる。
【０１４１】
以上のように構成された軸受ユニット８０は、軸受ユニット３０と同様に、回転軸３１がハウジング８１から持ち上げられた際に、ハウジング８１内の潤滑油３８の液面の低下を、ラジアル軸受３３の開放端側に設けられた空間４０が設けられた範囲内に抑えることができるため、回転軸３１とラジアル軸受３３との軸受面の潤滑油が欠乏したり、この軸受面の潤滑油中に空気が混入したりすることを防止することができる。その結果、この軸受ユニット８０は、従来の軸受ユニットの問題を解決し、長時間にわたって良好な潤滑性能を維持することができる。
【０１４２】
更に、動圧発生溝は、回転軸３１の突出片８２と対向するラジアル軸受３３の端面に設けるようにしてもよい。このように、動圧発生溝を設けることにより、一層確実に軸受と摺接することによって発生する摺動音の発生を抑えることができ、極めて騒音の低い軸受ユニット８０を構成することができる。
【０１４３】
上述した軸受ユニットは、ハウジングに充填される粘性流体として潤滑油を用いているが、一定の粘性を有し、一定の表面張力が得られるものであれば、各種の粘性流体を適宜選択することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１４４】
本発明を適用した軸受ユニットは、放熱装置のモータやディスクドライブのスピンドルモータの軸受として用いられるのみならず、各種のモータの軸受として用いることができる。
【０１４５】
更に、本発明を適用した軸受ユニットは、モータに限らず、回転軸を備える機構や軸に対し回転する部品を支持する機構に広く用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１４６】
【図１】本発明を適用した情報処理装置を示す斜視図である。
【図２】図１に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面を示す断面図である。
【図３】本発明を適用したモータを用いた放熱装置を示す斜視図である。
【図４】本発明を適用したモータの構成を示す断面図である。
【図５】本発明を適用した軸受ユニットを示す断面図である。
【図６】ラジアル軸受の内周面に形成された動圧発生溝を示す斜視図である。
【図７】本発明を適用した軸受ユニットの軸がハウジングから引きあげられたとき、潤滑油の液面が空間部が形成された領域内に低下することを示す図である。
【図８】回転軸の外周面とハウジングに設けた軸挿通孔の内周面とによって形成される空隙を示す断面図である。
【図９】流体の毛細管現象を説明する図である。
【図１０】回転軸の外周面と軸挿通孔の内周面との間に形成される空隙に侵入した潤滑油の状態を示す横断面図である。
【図１１】回転軸に設けたテーパ部の径の異なる部分での引き込み圧力の違いの説明に用いる回転軸の外周面と軸挿通孔の内周面との間に形成される空隙を示す縦断面図である。
【図１２】回転軸の外周面と軸挿通孔の内周面との間に形成される空隙中に侵入した潤滑油中に空気が巻き込まれた状態を示す縦断面図である。
【図１３】回転軸の外周面と軸挿通孔の内周面との間に形成される空隙中に侵入した潤滑油が切断された状態を示す横断面図である。
【図１４】ハウジングに設けた軸挿通孔に対し回転軸が偏芯している状態を示す縦断面図である。
【図１５】ハウジングに設けた軸挿通孔に対し回転軸が偏心しているときの空隙中に侵入した潤滑油の状態を示す断面図である。
【図１６】ハウジングに設けた軸挿通孔側にテーパ部を設けた本発明を適用した軸受ユニットの他の例を示す断面図である。
【図１７】本発明を適用した軸受ユニットを製造する工程において、仮組立をする工程を説明する図である。
【図１８】本発明を適用した軸受ユニットを製造する工程において、ハウジングをアウトサート成型する工程を説明する図である。
【図１９】本発明を適用した軸受ユニットを製造する工程において、回転軸をハウジング内に挿入する工程を説明する図である。
【図２０】本発明を適用した他の軸受ユニットを示す断面図である。
【図２１】本発明を適用した更に他の軸受ユニットを示す断面図である。
【図２２】スラスト軸受を動圧軸受で構成した例を示す断面図である。
【図２３】スラスト軸受に設けた動圧発生溝を示す斜視図である。
【図２４】従来用いられている軸受ユニットを示す断面図である。
【符号の説明】
【０１４７】
１  モータ、１８  ロータ、１９  ステータ、２０  ステータヨーク、２４  ロータヨーク、３０  軸受ユニット、３１  回転軸、３３  ラジアル軸受、３４  スラスト軸受、３５  第１の空間形成部材、３６  第２の空間形成部材、３７  ハウジング、３８  潤滑油、３９  動圧発生溝、４０  空間、４１  軸挿通孔、４２  ハウジング本体、４３  底部閉塞部、４４  上部閉塞部、４５  軸挿通孔、４６  ワッシャ、４７  空隙、４８  テーパ部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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